浅析5G速率的影响因素及其在工程中的应用

雷超 朱鹏飞

西安中兴新软件有限责任公司 陕西 西安 710114

1 背景

随着科学技术的发展，人类社会在无线通信领域已进入了5G通信时代，高速率作为5G技术的一大特点，目前各国的运营商都非常关注5G网络下的速率性能，几乎每个运营商都要求在自己的网络中终端的速率性能达到1Gbps。网络吞吐量是一个衡量端到端通信的一个重要指标，受到很多因素的影响，总体来说主要分为网络因素和终端因素。

2 影响网络速率的因素

2.1 网络因素

网络环境是影响吞吐量的一个非常关键的因素，5G业务的速率与网络带宽息息相关[1]，不同的网络带宽支持的网络速率不同。此外影响吞吐量的网络因素还有很多，比如SINR很差、信号覆盖不好、组网方式不合理、在无线的弱场、系统间的干扰等等。

2.2 终端因素

验证网络吞吐量是一个端到端的过程，除了网络因素的影响外，终端本身的性能也会对测试结果有很大影响，比如是否支持4*4 MIMO、256QAM、CA等。

2.3 速率测试中的各个指标

（1）终端能力。网络的吞吐量性能需要借助终端去验证，而终端的能力对测试结果就有很大影响。3GPP协议对终端的能力等级进行了非常详细的介绍，不同的能力等级支持的调制解调方式不一样，其支持的最高速率也有很大差别。

（2）RSRP。RSRP：Reference Signal Received Power参考信号接收功率。小区下行公共导频在测量带宽内功率的线性值（每个RE上的功率）。它反映当前信道的路径损耗强度。

（3）RSRQ。RSRQ：Reference Signal Received Quality参考信号接收质量。反映和指示当前信道质量的信噪比和干扰水平。

（4）SIN。RS-SINR：Signal to InterferenceNoiseRatio信干噪比。反映当前信道的链路质量，是衡量UE性能参数的一个重要指标

（5）QCI。CQI：Channel Quality Indicator，信道质量指标。代表当前信道质量的好坏，和信道的信噪比大小相对应。CQI大则信道质量好，eNB就多发送一些数据，CQI小则信道质量差，eNB就少发送一点数据。

（6）MCS。MCS：modulation coding scheme调制与编码策略。协议规定当MCS大于19时，终端就会采用256QAM的调制解调方式。

（7）BLER。BLER（blockerror rate）误块率，是出错的块在所有发送的块中所占的百分比（只计算初传的block）。

3 工程中的应用

各大运营商在5G网络验收测试阶段或者是验收阶段都对网络吞吐量有着很严格的要求。在工程中运营商一般都会采用单用户在网络中的峰值速率和平均速率作为网络吞吐量的验证结果。想要达到一个理想的吞吐量数据，在工程实践中需要做很大的前期准备工作。这就需要终端和网络在调试阶段通过各个重要指标参数，不断调整网络参数和终端参数，密切配合不断优化，最终才能达到理想的吞吐量。

3.1 测试场景的选择

吞吐量测试在工程中有动态场景和静态场景，静态场景又分为屏蔽环境下测试和现网测试。工程中对于不同场景下的吞吐量有着不同的要求，这里选择其中最具代表性的现网环境中的定点场景进行讨论。

3.2 网络方面需要关注的问题

（1）网络布网的技术和参数。网络布网时采用的技术是SA的网络还是NSA的网络，不同的布网技术最后得到的吞吐量数据差别较大。这里需要搞清楚网络的技术类型、等宽、支持的最大速率等信息。

（2）网络是否存在不合理的地方。此时就需要使用商用终端在网络覆盖的范围内进行初始接入尝试，确定终端注册没有问题。如果出现不能注册网络的问题，就需要抓取log进行详细分析和定位。注册成功之后根据RSRP、RSRQ、SIN等参数观察测试地点的信号强度和信号质量。当RSRP信号很强，而SIN很小时就需要特别注意，可能存在异常干扰。这个时候就要排查是否存在其他小区的干扰，调整其他小区基站的倾角和功率等相关参数来减少干扰。

（3）测试地点的选择。在工程实践中，这一个步骤是非常重要的，关系着网络状态能否达到工程的验收标准。一个基站的覆盖范围比较大，由于网络的环境受到天线倾角、周围其他建筑的遮挡和反射等因素的影响，寻找测试地点变得非常复杂和困难。这个测试点不是离基站越近越好，因为网络基站一般都是在楼顶或者高架上架设，天线面向远方辐射，在基站下面往往都不是信号质量好的位置。

此时可以进行尝试吞吐量测试，在测试过程中需要关注MCS、RSRP、CQI、BLER等参数的变化，先确定一个大体的位置。这个测试位置的选择标准是：MCS需要大于19，越大越好。然后观察终端的4路信号RSRP的值，其强度要大于-80dbm，并且4路信号强度差别不大，否则需要稍微移动一下位置，或者调整一下终端的方向。然后观察吞吐量业务时的BLER值，其取值要小于10%，越小越好。最终找到一个测试地点信号强度在-80dbm左右，4路信号强度差别不大，MCS在25左右，并且BLER在10%以内。

3.3 终端方面需要关注的问题

在工程验收的时候，对选择的终端有如下要求：能力等级高、兼容性好、并且测试log容易抓取和分析。终端的能力等级对应的理论速率需要高于工程验收要求的速率。现在市场上5G芯片厂商有很多家，有麒麟、高通、MTK、展讯等。选择一款测试log容易抓取，并且能够很容易看到MCS、RSRP、CQI、BLER等参数的终端进行验收。最后还需要选择一款功能稳定的速率监控软件，它可以实时地获取速率信息，直观地反映历史速率曲线，并计算吞吐量的最大值和平均值。

4 结束语

本文是在参与了国内各个运营商以及国际上各运营商5G网络验收的基础上总结出来的。从实践的角度看，具有容易上手，操作简单等优点。对于快速找到测试地点具有指导意义，可以缩短工程验收周期。随着5G网络的部署和发展，各个运营商对于网络吞吐量的测试要求也越来越多，吞吐量方面的研究还需要进一步细化和完善。